微电网 不应该是一场能源变革的“大秀”

美国能源类咨询公司Navigant Research的一份新报告研究了全球六大区域、七种微电网细分市场的最新进展数据。这七种细分市场包括：工商业用户、社区、公用事业配电网、机构/校园、军事、远距离孤岛和直流微电网。报告统计了已知微电网从规划、设计和实施等各个阶段的详细数据。

（来源：输配电世界 ID：td-world）

自2018年第二季度以来，Navigant Research又研究了超过240个新的微电网项目，总发电容量超过1,239兆瓦。截至2018年第四季度，全球范围内，Navigant已识别了2,258个微电网项目，共计19,575.0兆瓦的规划和装机容量。

Navigant Research的研究分析师Johnathon de Villier说：“最新一版[第15版]微电网部署报告显示北美在微电网装机总容量方面的领先全球市场，其次是亚太地区、中东和非洲。它揭示了光伏和储能在现代微电网系统中占据重要地位，特别是农村电气化和能源接入计划推动了偏远地区微电网的增长。”

根据该报告，偏远地区的微电网[供电孤岛]占全球所有微电网容量近40％，总计7,604.4兆瓦。按容量划分的下一个最大客户群是工商业（C / I）和公用事业配电网，分别为5,542.9兆瓦和2,307.9兆瓦。在最新版的报告种，偏远地区的孤岛微电网部分在新增容量方面继续领先市场，67个新项目总安装容量达到415.4兆瓦。

中国微电网的最新进展

T&D World网站和本公众号曾经报道了全球不同区域的微电网实践，最近我们有幸参观了中国苏州同里小镇，那里展示了一个使用众多先进技术的微电网社区。

项目的规划者试图向人们展示未来能源利用的创新模式。在这个微电网示范项目中，发电设施采用了多种形式的屋顶光伏、高温相变光热发电系统以及具有发电能力的“电子公路”；微电网的核心是一个被称为“微网路由器”的多端口直流变流器，在项目中体现灵活组网、交直流混联的新概念；在用电侧，展示了多种形式的电动汽车充电设施、电动汽车换电设施；储能方面，强调了电动汽车退役电池的处理和梯级利用；智慧建筑领域，展示了一种被称为“无源房”的建筑物节能技术。项目宣传中，将Passive House翻译为“被动房”，这一点可能容易引起歧义。

在项目一个角落，安装了上面这个高温相变光热发电设施，据说有几个kW的发电能力。光热是一种最近流行的清洁能源利用方式，他不需要制造高耗能的硅片来转换太阳能，而是利用高温熔盐储热，加热蒸汽锅炉驱动汽轮机发电。它的优点除了设备制造时的低能耗外，最重要的是改变光伏发电间歇性的特性，至少在一定的时间段内可以做到均匀出力。同时，相变的媒介具有能量储存的特性，可以将太阳能发电的输出特性向傍晚的负荷高峰期转移。“相变”听起来是一个很专业的词汇，实际上在冷热存储中，相变材料起到了很重要的作用，例如，冷库中用来应急的低温相变材料，可以在冷库断电时，吸收热量，保持冷库的温度。

电力电子变压器应该是这个项目的绝对核心内容。一个采用阀塔式结构的多端口柔直系统将不同的交流、直流系统连接起来，但现场没有更多的介绍。它可能采用了MMC结构，电源端有直流的光伏系统，用电侧有直流充电桩，似乎是一个很好的“需求响应”模型，但在众多眼花缭乱的展示中，这个智能电网的核心设备却略显“落寞”。

最令人惊奇的应该算这个“三合一”电子公路了。“三合一”应该是指光伏发电、无线充电和（导航或车联网？）三合一。听起来不错把？但是据当前所具备的技术，无线充电的车载接收设备标准在3kW到7kW范围；光伏发电的效率每平方米小于300W，即使我们按照较小的车流量估算，无论能源供给、传输还是最终利用似乎这种“三合一”只能是一个美好的想象，但在这个项目中它足够吸引眼球。

节能建筑“无源房”并不在参观路线之中，因此总结同里小镇微网“秀”有以下特点：

创新的概念，炫酷的展示

多种技术的集合

使用电力电子变压器作为微网能源路由器

建筑物节能与智能用能体验（未列入参观）

全球范围内，对比其它公用事业公司的微网项目，如果能够：1）更突出交直流混联、直流配电网与需求响应、电动汽车充电与储能的结合、剔除一些已经验证的无法发展的技术，如，公交车换电（换电最可能在某些特定场景、特殊工程车上使用）；2）重点落脚在配网，如，光热在大规模利用是可行的，但是否能成为分布式发电设施？3）不仅仅是科普，还可以开放科学研究。解决上述3个问题，那么参观者的疑惑会少一些。

我们需要什么样的能源转型研究？

科学家和工程师们正在设计和规划明天的电网，使其能够提供更强大的功能，从而可以实现一些非常雄心勃勃的目标：

确保更高水平的电力安全性、质量、可靠性和可用性（SQRA）

提高经济生产力和生活质量

提高电力系统的效率和资产利用率

减少环境影响，促进可再生资源和可变需求负荷的整合

给客户更多的选择和控制

同时，确保安全。

实现这一愿景需要谨慎地制定政策并加快基础设施投资。它还需要更多地致力于公共/私人研究、开发和示范（RD＆D），以解决主要的技术障碍和消除不稳定因素。这些研发和示范是实质性的，它将要求广泛的组织和机构参与。同时，包括多年来的主要承诺，即支持信息系统和控制系统的开发，将动态输电和配电以及分布式能源（DER）技术集成到系统规划和运营中。

正如一些世界上执行力最强大的公用事业公司所提出的，未来电网的目标依赖于“技术推动”。公用事业及其监管机构正面临着“电力公司保持高增长的售电量，同时也需要满足终端用户分布式发电”的政策要求，并且稳步推进部署清洁低碳的能源。技术是实现这些目标的关键推动因素。

只有公用事业继续投资于其自身不断演变的关键系统目标满足以下全社会期望的愿景，则未来电网可以获得更高的效率。

其中一些目标如下：

支持消费者的积极参与

智能电网应该吸引客户和日益智能的能源技术在他们的家庭和企业中使用。互联网上随时可用的最佳、最便宜、最独特、最与客户相关的产品和服务，已经产生了越来越多的客户期望。电力行业不能脱离于这些趋势。智能电网客户希望技术能够有效地管理他们的舒适度和能源选择，了解并体验减少服务中断的发生率，并为控制和修改他们使用和购买电力的方式提供选择。他们越来越期望并且在采用智能设备和修改他们的购买模式和行为方面有选择、激励或社交媒体互动。

支持新产品，服务和市场

智能电网应该能够支持一种市场体系，通过创造竞争与服务的机会，为消费者提供有意义的成本 - 收益均衡。监管机构、系统集成商和运营商以及消费者可以尽可能地修改业务规则，以便根据市场条件创造机会。灵活，坚固的电力市场基础设施可提供不同的电力可靠性和质量服务水平，以满足客户的个性化需求。对于一些消费者而言，这可能需要确保持续的电力服务和可靠性，同时还为市场参与者提供收入或成本降低的机会。

适应和优化驻留在电网中不同点的智能设备的使用

虽然未来的电网可能包含数十亿个智能设备，但是控制或协调这些设备的操作与系统架构其可靠性的一致性尚不确定。一些集中式的发电和电网设备很可能继续集中调度。可以将对其他设备和最终用户的控制调度交给变电站和微电网，以解决市场结构、可靠性或延迟问题。其他设备和最终用户可以彼此直接交易，通过本地化市场或所谓的主控制器创建分布式协调形式。这些控制器将通过彼此通信以及与电网通信来控制建筑物、校园或工业园区中的本地分布式能源（DER）和利用。